Strømningsmålingsinstrument for ikke-helt rør

De fleste tradisjonelle strømningsmålere (som elektromagnetiske, vortex- og turbinstrømmålere) krever at røret er fullstendig fylt med væske. I forhold med ikke-full rør (eller åpen kanal/delvis fylt rør), finnes det gass (vanligvis luft) over væsken, noe som alvorlig påvirker målenøyaktigheten og kan til og med skade instrumentet.

Måleprinsipp:

Instrumentet er installert på toppen av røret og måler væskenivået ved å sende ut ultralydpulser. Mikroprosessoren inne i instrumentet beregner automatisk tverrsnittsarealet til væsken basert på forhåndsinnstilte rørdimensjoner (sirkulært, rektangulært, osv.) og væskenivået. Kombinert med en forhåndsinnstilt strømningshastighet (for faste overløp/kum) eller ved å måle den faktiske strømningshastigheten gjennom multi-kanalmåling, beregnes til slutt den øyeblikkelige strømningshastigheten og den kumulative strømningshastigheten.

Fordeler:

Ikke-kontaktmåling: Sensoren kommer ikke i kontakt med væsken, er upåvirket av væskekorrosjon, slitasje og forurensning, og krever minimalt med vedlikehold.

Bred anvendelighet: Egnet for rør av forskjellige former (sirkulære, firkantede, trapesformede) og åpne kanaler.

Enkel installasjon: Ingen grunn til å kutte røret; den kan installeres ved å bore et hull i toppen av røret eller rett over kanalen.

Høy målenøyaktighet.

Ulemper:

Betydelig påvirket av damp, skum, suspendert stoff eller avleiring inne i røret.

Nøyaktig kalibrering er nødvendig for rør med uregelmessig form.

Typiske bruksområder: Kommunalt avløp, renseanlegg, industrielt avløpsvann, regnvannsledningsnett m.m.

Merk: Vanlige elektromagnetiske strømningsmålere må ikke brukes under ikke-fulle rørforhold, da dette vil føre til unøyaktige målinger og kan skade elektrodene. Det finnes imidlertid elektromagnetiske strømningsmålere spesielt utviklet for ikke-fulle rørmålinger tilgjengelig på markedet.

Måleprinsipp:

Prinsippet er det samme som for vanlige elektromagnetiske strømningsmålere (Faradays lov om elektromagnetisk induksjon), men det bruker en spesiell elektrodestruktur og signalbehandlingsteknologi. For eksempel, ved å bruke en tre-elektrode eller fire-elektrodedesign, selv med endringer i væskenivå, er det alltid en elektrode i kontakt med væsken, og oppnår dermed stabil måling.

Fordeler:

Meget høy nøyaktighet og god repeterbarhet.

Upåvirket av væsketetthet, viskositet, temperatur og trykk.

Kan måle etsende væsker og slam som inneholder faste stoffer.

Ulemper:

Høyere kostnad, mye høyere enn ultralydintegrerte strømningsmålere.

Installasjon krever rørfrakobling, noe som gjør konstruksjonen kompleks.

Krever at væsken har en viss ledningsevne.

Typiske bruksområder: Industriell prosesskontroll og avløpsvannbehandling, hvor ekstremt høy presisjon kreves.

Måleprinsipp:

En spesifikk-formet strupeanordning (Parshall-renne eller trekantet overløp) er installert i en kanal eller et rør. Når væske passerer gjennom denne enheten, oppstår et strupingsfenomen, og væskenivået stiger på et bestemt punkt i kanalen (oppstrøms for svelget). Det er en fast matematisk sammenheng mellom denne økningen i væskenivå og strømningshastigheten. Ved å måle dette væskenivået kan strømningshastigheten beregnes nøyaktig. Nivåmålere er vanligvis av typen ultralyd eller trykk-.

Fordeler:

Enkel struktur, robust og holdbar, lite vedlikehold.

Ikke utsatt for tilstopping for væsker som inneholder store mengder suspenderte faste stoffer (for eksempel slurry).

Bredt måleområde.

Ulemper:

Krever stor installasjonsplass og strenge krav til de rette rørseksjonene før og etter.

Pådrar seg noe hodetap.

Nøyaktigheten avhenger av produksjonspresisjonen til kanalen og nøyaktigheten til væskenivåmålingen.

Typiske bruksområder: Landbruksvanning, byflomkontroll og måling av strømningshastigheter for innflytende og avløp i kloakkrenseanlegg.

Selv om den primært brukes for hele rør, kan den også brukes i visse ikke-fulle rørsituasjoner.

Måleprinsipp:

Ved å bruke Doppler-frekvensforskyvningseffekten forårsaket av ultralydbølger som møter partikler eller bobler i en væske, måles hastigheten til suspenderte partikler eller bobler i væsken, og beregner dermed væskehastigheten. Denne metoden kan imidlertid ikke få direkte-tverrsnittsarealet og må brukes sammen med en nivåmåler for å beregne strømningshastigheten.

Gjeldende situasjoner: Når røret ikke er helt fullt, men væsken inneholder en tilstrekkelig mengde reflekterende materiale (som bobler eller faste partikler), kan en Doppler-ultralydstrømningsmåler brukes. Siden Doppler-metoden fungerer ved å utnytte lydsignalene som reflekteres av bobler og mikropartikler, vil den ikke fungere hvis væsken ikke inneholder bobler og mikropartikler. Den er egnet for væsker som inneholder minst 30 % suspenderte partikler.

Fordeler:

Kan måle komplekse medier som faste-flytende blandinger, oppslemminger og olje-vannblandinger.

Ingen null-punktsdrift. Ingen Doppler-frekvensforskyvning skjer når væsken er stasjonær. Derfor vil ikke kontrollenheten oppleve null-punktsdrift.

Ulemper:

Målenøyaktigheten påvirkes i stor grad av antallet og fordelingen av reflekterende objekter i væsken, og stabiliteten er ikke like god som andre metoder.

Krever en stabil strømningstilstand i en rett rørseksjon (oppstrøms rett rørlengde må være minst 15d, og nedstrøms lengde må være minst 5d), og installasjonsstedet har høye krav.

Førstevalg: Ultralydnivå/flowmåler. Det gir de beste generelle fordelene når det gjelder kostnader, enkel installasjon og anvendelighet, noe som gjør det til det vanligste valget for ikke-full-rørstrømmåling.

Hvis ekstremt høy nøyaktighet kreves og budsjettet er tilstrekkelig: Vurder å bruke en dedikert ikke-full-elektromagnetisk strømningsmåler.

Hvis det er i en stor åpen kanal eller kanal med høyt tørrstoffinnhold i væsken: En Parshall-kanal er et veldig pålitelig og økonomisk valg.

Unngå å bruke: Strømningsmålere designet for full-rørdrift, for eksempel turbin-, virvel-, åpnings- og V-kjeglestrømningsmålere. De vil ikke fungere ordentlig under ikke-fulle-rørforhold.